2018年07月30日 | PIC单片机精通_A/D转换&异步串口通讯实例与详解

1.前言

串口通信这个话题对于很多做机电一体化、机器人控制等系统协调的同学，根本不陌生。计算机软件(编程技术)，近些年飞速发展。尤其是以机器学习、仿生控制、大数据为代表的AI行业。但是，软件及算法永远不会停留在“数学”这个圈圈里，我们需要把它推向工程，推向实践。这样作为软硬件交流的“握手协议”的重要性就不言自明。

这一片主要介绍比较完整的串口通信代码，具体为PIC16F876a与上位机进行数据交流的事。这个过程包括了模拟信号到数字信号的转换、模拟信号采样率、通信协议、计算机软件、算法设计等一系列有趣的问题。有了硬件的数据采集模块，我们就可以在软件和算法上做更多的创新工作！

本篇主要集中讨论以下问题：

1.定时器初值该如何计算？

2.PIC系列单片机的中断优先级是如何设置的？

3.AD采集模块的数据存储与发送原理是什么？

4.左对齐、右对齐的优势与劣势的缺点又是什么？

2.程序与代码详解

 /**************************************************

**Author: Shen Chunxu  All Rights Reserved!

**Tsinghua University 2016-11-20

**ad module + usart module

**************************************************/

#include

__CONFIG(0x3ffa); 

#define BAUD 9600     

#define FOSC 9216000L 

#define BaudInitVal ((int)(FOSC/(16UL * BAUD) -1)) //高速情况下设定波特率初始值

#define RX_PIN TRISC7  //定义数据通讯端口

#define TX_PIN TRISC6

unsigned char Rece_flag;  //初始化，串口接受标志

unsigned char Time_flag;  //初始化,时钟标志

unsigned int adResult;   //保存ad转换结果

void InitAdusart(void);  //初始化AD模块、串口模块

void InitTimer(void);    //定时器1初始化

void main()

{

INTCON = 0x00;  //清空中断控制器

RX_PIN = 1;     //端口RX TX初始化

TX_PIN = 0;

InitAdusart();  //串口、AD初始化

InitTimer(); //定时器初始化，预装初值

//中断控制

GIE  = 1; //允许全局中断

PEIE = 1; //允许外围触发中断

RCIE = 1; //开启串口接收触发中断

TMR1IE = 1;      //开启定时器溢出中断

TMR1IF = 0;     //定时器溢出标志位初始化

RCIF = 0;       //串口接收标志位初始化

TMR1ON = 1; //开启定时器Timer1

while(1)

{//'S'对应上位机“开始”按键

if( Rece_flag == 'S')

{

if( Time_flag == 1)

{

ADGO=1;       //开始ad转换采集

while( ADGO==1 ) 

continue;   //等待转换采集完毕

//adResult = (unsigned int)ADRESH<<8 + ADRESL; // 右对齐10-bit

//adResult = (unsigned int)(ADRESH<<6 + ADRESL>>2); //简化运算 10bit->8bit

adResult = ADRESH;

//////一次串口发送过程

TXREG = adResult; //把AD结果送到发送缓存区

while( TRMT == 0)   //等待发送完毕

continue;

///////装入初值，提供足够的采样时间

Time_flag = 0;  

TMR1L=0xc0;     //定时50ms

TMR1H=0xc7;

}

}

}

}

//上位机发送信号触发中断

void interrupt Serve(void)

{

if( RCIF )  //串口接收中断，优先级最高

{

RCIF = 0; //软件清空中断标志位

Rece_flag = RCREG;

if('E' == Rece_flag) //对应上位机“结束”按键

{

//给PC机反馈信号“END”

TXREG = 'E';

while( TRMT == 0 ) 

continue; //检验发送是否结束

TXREG = 'N';

while(TRMT==0)

continue;

TXREG = 'D';

while(TRMT==0)

continue; 

}

else if( 'S' == Rece_flag )

{

//给PC机反馈信号“OK”

TXREG = 'O';

while(TRMT==0) 

continue;

TXREG = 'K';

while(TRMT==0) 

continue;

} 

else //其他信号不响应

{ ; }

}

else if( TMR1IF ) //定时器溢出串口接收中断，优先级次之，主要控制（AD转换时间+串口发送时间）

{

TMR1IF = 0; //软件清空定时器中断标志位

Time_flag = 1;

}

}

// 串口、AD模块

void InitAdusart(void)

{

    //串口模块初始化

SPBRG = BaudInitVal; //设定波特率

RCSTA=0x90; //1-0-0-1-0-0-0-0=串口工作-8位接收-禁止单字节-连续-空-无帧检错-无溢出检错-无奇偶校验

TXSTA=0x24; //0-0-1-0-0-1-0-0=异步不设置时钟-8位发送-允许发送-异步-空-高速-TSR为空-无奇偶校验

//AD模块初始化

ADCON0=0x49;     //01-001-0-0-1=FOSC/16-AN1-不转换-空-上电

//ADCON1=0xc9; //1-1-00-1001=右对齐-FOSC/16-空-VDD+VSS参考电压（AN0~AN5）

ADCON1=0x49; //0-1-00-1001=左对齐-FOSC/16-空-VDD+VSS参考电压（AN0~AN5）

}

//Timer初始化

void InitTimer()

{

T1CON=0x30; //00-11-0-0-0-0=空-8分频-禁止起振-定时器模式-内部时钟-暂时不开启

TMR1L=0xc0;         //定时50ms

TMR1H=0xc7;

}

3.注意事项

1.PIC系列仅仅提供提供了一个中断服务程序，并没有提供中断优先级寄存器。我们要向实现多级中断有序进行，这里我提供了一种“分支语句+中断标志位”结合的方法，实验证明，该方法确实能够做到中断优先级的管控！这里还是要提示一点，一如中断，首先要清空中断标志寄存器！！！这很重要！

2.关于定时器的初值问题。这里仅仅就PIC16F876a的16位Timer1而言。计算如下：  

定时时间(s) = 分频比*（2^16 - 处置）*指令周期

指令周期 = 4*时钟周期     时钟周期 = 1/晶振频率

切记！看好自己的晶振频率在计算。

4.思考与总结

1.利用定时器的精准定时功能，实现周期采样的控制。

2.采用A/D左对齐的方式，使得数据读取更方便。

3.多个分支或者多个条件控制时，提倡采用“设标”的方法进行程序设计！这可以大大提高程序的可读性。在这里，讲一下设标的心得，建议将标志位设为静态变量或者全局变量，这可以大大提高程序的健壮性！